天津市第四十二中學(xué) 何蕓
高中生物教學(xué)中注重生物概念、術(shù)語的理解與應(yīng)用，但復(fù)習(xí)中也涉及相關(guān)計(jì)算問題。
光合作用和呼吸作用中的計(jì)算
有關(guān)光合作用和呼吸作用的計(jì)算，主要是利用光合作用和呼吸作用的反應(yīng)方程式，根據(jù)原料與產(chǎn)物之間的關(guān)系進(jìn)行簡單的化學(xué)計(jì)算，這類題目的難度不大。
如果將光合作用和呼吸作用結(jié)合起來設(shè)計(jì)計(jì)算題，題目的難度就大大增加了。正確理解凈光合作用、總光合作用和呼吸消耗之間的關(guān)系是解題的關(guān)鍵。
在關(guān)于呼吸作用的計(jì)算中，在氧氣充足的條件下，完全進(jìn)行有氧呼吸，在絕對無氧的條件下，只能進(jìn)行無氧呼吸。設(shè)計(jì)在這兩種極端條件下進(jìn)行的有關(guān)呼吸作用的計(jì)算，是比較簡單的。但如果在低氧條件下，既進(jìn)行有氧呼吸又進(jìn)行無氧呼吸，設(shè)計(jì)的計(jì)算題就復(fù)雜多了，解題時(shí)必須在呼吸作用釋放出的CO2中，根據(jù)題意確定有多少是無氧呼吸釋放的，有多少是有氧呼吸釋放的。呼吸作用的底物一般是葡萄糖，以葡萄糖作為底物進(jìn)行有氧呼吸時(shí)，吸收的O2和釋放的CO2的量是相等的，但如以其他有機(jī)物作為呼吸底物時(shí)，吸收的O2和釋放的CO2就不一定相等了，在計(jì)算時(shí)一定要寫出正確反應(yīng)方程式，并且要正確配平后才進(jìn)行相關(guān)的計(jì)算。
例題：下圖表示某種植物的非綠色器官在不同氧濃度下O2吸收量和CO2釋放量的變化。請據(jù)圖回答：
(1)外界氧濃度在10%以下時(shí)，該器官的呼吸作用方式是___________________。
(2)該器官的CO2釋放與O2的吸收兩條曲線在P點(diǎn)相交后則重合為一條線，此時(shí)該器官的呼吸作用方式是_________，進(jìn)行此種呼吸方式所用的底物是_________。
(3)當(dāng)外氧濃度為4%～5%時(shí)，該器官CO2釋放量的相對值為0.6，而O2吸收量的相對值為0.4。此時(shí)，無氧呼吸消耗葡萄糖的相對值約相當(dāng)于有氧呼吸的________倍，釋放的能量約相當(dāng)于有氧呼吸的______倍，轉(zhuǎn)移到ATP的能量約相當(dāng)于有氧呼吸的_______倍。
解析：如圖所示曲線，在氧濃度大于10%時(shí)，O2的吸收量與CO2的釋放量相等，說明該非綠色組織此時(shí)進(jìn)行的是有氧呼吸，呼吸底物主要是葡萄糖。在氧濃度小于10%時(shí)，CO2的釋放量大于氧氣的吸收量，說明有一部分CO2是通過無氧呼吸釋放出來的，所以在氧濃度小于10%時(shí)就是無氧呼吸和有氧呼吸并存。第(3)小題的計(jì)算方法是：在外界氧濃度為4%～5%時(shí)，O2的吸收量相對值為0.4，則通過有氧呼吸釋放的CO2的相對值也應(yīng)為0.4，有氧呼吸分解1mol葡萄糖釋放6molCO2，所以通過有氧呼吸消耗葡萄糖的相對值應(yīng)為0.4/6。無氧呼吸釋放的CO2的相對值為0.6-0.4＝0.2，按題意該非綠色組織無氧呼吸產(chǎn)物是酒精和CO2，分解1mol葡萄糖釋放2molCO2，所以通過無氧呼吸消耗的葡萄糖的相對值為0.2/2。由此可知，無氧呼吸消耗的葡萄糖約相當(dāng)于有氧呼吸的倍數(shù)是：(0.2/2)/(0.4/6)＝1.5。釋放的能量無氧呼吸約相當(dāng)于有氧呼吸的倍數(shù)是：[(0.2/2)×196.65]÷[(0.4/6)×2870]＝0.1027。無氧呼吸轉(zhuǎn)移到ATP中的能量約相當(dāng)于有氧呼吸的倍數(shù)是：[(0.2/2)×61.2014]÷[(0.4/6)×1255]=0.20143。
答案：
(1)有氧呼吸和無氧呼吸
(2)有氧呼吸 葡萄糖
(3)1.5 0.1 0.2014
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